水芹在污水净化中的应用价值

摘要 我国水体污染问题严重，治理污水是燃眉之急。水生植物净化水体具有高效、经济、环保等特点，逐渐被应用于处理生活污水、畜禽养殖污水、沼液等。水芹菜是利用水生植物治污的典型案例，具有生态效益、经济效益和景观效益。通过分析水芹的特性、品种与分布、栽培方式，以及将水生植物运用于污水净化的效果、方法与案例，为促进以水芹为代表的水生植物治污技术的发展与技术推广提供理论和技术支撑。

关键词 水芹;植物净化;无土栽培;污水治理

中图分类号 X52  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）07-0006-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.002

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Application Value of Oenanthe javanica in Sewage Purification

CHEN Yu-jie1，2， LU Jin-ting1，2， SU Shi-guang3 et al

（1. College of Life Sciences， Anhui Agricultural University， Hefei， Anhui 230000;2. Agricultural Products Processing Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei， Anhui 230000; 3.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine， Anhui Academy of Agricultural Science， Hefei， Anhui 230000）

Abstract The problem of water pollution in China is getting worse and worse， so it is urgent to treat sewage. Aquatic plants have been used to treat domestic sewage and livestock and poultry breeding sewage， because of its high efficiency， economy and environmental protection. Water celery is a typical treatment of pollution by aquatic plants， and it has ecological， economic and landscape benefits. This paper analyzes the characteristics， varieties and distribution of celery， cultivation methods， and the effect， methods and cases of using aquatic plants in sewage purification， which provides theoretical and technical support for promoting the development of waste water treatment technology of aquatic plants represented by water celery and promoting the local water celery characteristic varieties.

Key words Oenanthe javanica;Plant purification;Soilless cultivation;Sewage treatment

我国经济发展快速，各行业排放的污水给环境造成了沉重负担，不论是点源污染还是面源污染都很严重。污水富含营养物质，不做处理直接排放极易造成水体富营养化、恶臭水体、蓝藻事件的发生。研究者投入大量精力，尝试了物理、化学以及生物等方法[1-2]解决水体污染问题，取得了一定成效，但成效有限。水体污染仍是难点问题，主要原因是处理成本较高、经济价值较小、企业治污积极性不高。选择一些既能治污又有一定经济价值的技术就能提高企业治污的积极性，实现资源的循环利用，达到治污目标。利用水生植物净化污水是一种投资低、收益高，一举多得的方法，也是一种值得重点推广的治理污水的重要技术路线。

1 水芹的生态适应性

1.1 生物学特性

水芹（Oenanthe javanica）别名蕲、楚葵、蜀芹、紫堇、野芹菜等，多年生水生宿根草本植物，伞形花科水芹属分布在湖泊、沼泽和沟渠等潮湿地域，是一种具有中国传统特色的水生蔬菜。水芹在我国的中南部都有人工栽培，安徽、江苏、贵州、广东、浙江、云南和江西7省的栽培面积较大[3]。水芹病虫害少，产量稳定且相对较高。由于各地域气候、水源、土壤等自然条件各不相同，栽培品种、栽培方法也各有差异，导致产量有一定区别，产量30～75 t/hm2，最高可达150 t/hm2[4]。水芹菜环境适应性强，根系发达，治污能力强，可食用也可入药。因含有多种挥发物质而具有独特的芳香[5]，叶柄和嫩茎是主要的食用部位，口感鲜美，烹饪方法多样[6]。目前，水芹已经成为市场上广受青睐的水生蔬菜[7]。

水芹喜水，不耐干旱，是典型的长日照水生植物，对光照需求高，不耐阴。短日照条件下植株持续生长，而在长日照条件下植株迅速进入生殖阶段，相继开花结果[4]。

水芹是喜凉性植物，与大多数水生蔬菜是喜温性植物不同，其耐寒不耐热。生长适宜温度为12～24 ℃，超过25 ℃容易生长不良甚至死苗。水芹种植安全越夏是个难题，经过人工选育，已选育出较耐热的新品种，适于越夏栽培。武汉市蔬菜科学研究所选育的“91-55水芹”在夏季气温30～35 ℃条件下植株仍然生长正常，具有早熟、耐热的特点，宜越夏或早秋栽培[8];宜兴市蔬菜办公室和扬州大学合作选育的“伏芹1号”在夏季高温季节采用遮阳网覆盖栽培，长势好、极耐热、产量高，叶片为浅绿色，口感脆嫩、微甜，符合大众品味[9];安徽省安庆市山泉水生蔬菜研究所徐善新从安庆地方品种中筛选的耐热水芹品系，既抗寒又耐热，四季常绿，有很强的抗病虫能力，一年可收割4～5茬[10]。

水芹喜肥，耐肥。有土栽培要求土壤肥沃，土壤有机质1.5%左右，pH 6～7。为求营养器官脆嫩，肥料以N肥为主，适量配施P、K肥[3]。无土栽培下，初期水体TN含量低于100 mg/L、COD低于1 000 mg/L可正常生长;在水芹株高8～12 cm时，水体TN含量200～300 mg/L、COD 1 000～1 200 mg/L可正常生长;到水芹株高18～22 cm的旺盛生长阶段，水体TN含量300～400 mg/L、COD 1 200～1 500 mg/L可正常生长，1 m2浮床水芹总产量可达60 kg[11]。

水芹育苗多采用无性繁殖。一般选择茎杆粗壮、节间短、腋芽多的健壮植株作为母株留种。8月下旬收割种茎，并将种茎去除顶梢按茎粗大小分级打捆，扎成直径为30 cm的圆捆，上面覆盖3～5 cm厚新鲜青草或稻草保湿。水芹的发芽温度在25 ℃以下，需将种茎堆放于阴凉通风处，早晚浇凉水防止种堆发热。7～10 d后，有90%以上腋芽萌发、长出2～3 cm短根时，将种茎剪成8～10 cm长备用，当温度低于30 ℃时方可排种[12]。

1.2 水芹在安徽省有广泛分布

安徽省处于亚热带季风性湿润气候区域，大多数水生蔬菜都能良好生长[13]。安徽水芹栽培历史悠久，目前发展面积约3 333.5 hm2，遍布安徽的长江流域、淮河流域和皖西大别山区，在沿江地区与沿淮地区分布较多，较为著名的品种有桐城水芹、庐江金坝芹芽、蚌埠水芹、舒城水芹、铜陵水芹等[14]。

桐城水芹在桐城大面积栽培始于明末清初，传承至今已有300多年历史，是桐城派文化传承的物质载体和见证，具有独有的品质特色，气味兰香浓郁、口感脆嫩爽口、食用回味甘甜，已被认定为地理标志证明商标。目前，桐城水芹种植面积达333.33 hm2。桐城水芹以传统的露地栽培方式为主，一年可收获4～6茬。它的主要特色是泉水种植，水源不断，冬暖夏凉，无需额外施肥。随着有机蔬菜、保健蔬菜的流行，桐城水芹凭借优质、高产、效益好的特性在市场中崭露头角[15]。

庐江县白湖镇金坝村选用安徽本地水芹品种覆盖栽培，筛选出优质产品“金坝芹芽”。芹芽性凉、甘甜，具有清热平肝、降血糖、散瘀破结等多重功效。该品种已经获得国家地理标志产品认证[16]。

1.3 水芹的营养价值和商品价值

1.3.1 营养价值。

水芹品质鲜嫩，口感清脆，别具芳香，能够增强人的食欲，其营养成分比旱芹更加丰富。刘恒蔚等[17]研究表明，水芹营养丰富，水芹叶柄中可溶性糖含量为29.70 mg/g，P含量为0.77 mg/g，均高于旱芹;叶片维生素C含量为0.19  mg/g，是旱芹的2.3倍;Fe含量为0.35 mg/g，是旱芹的2.9倍。水芹营养元素丰富，大白菜、黄瓜中维生素B2的含量只有水芹的1/7，黄瓜中维生素C的含量只有水芹的1/8，番茄中Ca和Fe的含量分别只有水芹的1/19和1/29[18]。可见，水芹的食用价值非常可观。

水芹功效多、主治范围广，是一种优质的保健蔬菜。黄正明等[19]研究表明，水芹可抗肝炎、镇静安神、降低血压及抗心律失常，又可祛风、利尿、消炎、清热解毒。多食水芹对人体有益。

1.3.2 商品价值。

由于富营养化水体与各类沼液中均含有大量的适合水芹菜生长的营养物质，用于净化水体的水芹反而比一般水芹长势要好，产量更大。水芹菜在长江流域可四季生长。如果按照安徽多茬收割技术来进行核算，1 hm2水芹可以收割5～6次，总产量达到15万kg以上。以安庆山泉水生蔬菜研究所为例，该试验基地种植的水芹年产量15.0万～22.5万kg/hm2，收5～6茬，全年平均价格至少1元/kg，产值20万元/hm2左右[20]。水芹菜具有一定的商品价值，其经济效益显著。

2 水芹适应性强栽培方式多样

水芹喜水喜凉，表现出特别好的生态适应性，在不同区域形成了多种多样的栽培模式，既可单独种植，也可间作套种。

2.1 有土栽培

有土栽培水芹的模式有浅水栽培、湿润栽培和深水栽培，以及用于软化的覆盖栽培。用途不一样，选择的栽培模式就不一样。

浅水栽培要求灌溉与排水条件好，灌水深度根据水芹的不同生长阶段调整，范围在0～10 cm，最深不超过20 cm。浅水栽培既能满足水芹对湿润环境的需求，又能避免因为水位过深引起土壤缺氧从而对水芹造成的伤害[21]。该方式具有一定的优势，是各地主要栽培方式。

深水栽培平均灌水约70～80 cm软化植株。从幼苗长到成熟的过程中逐步加深水位，以达到水芹植株始终有20 cm露出水面为目的。这种方法种植的水芹香味淡、纤维多、产量高，产量可达到75.0～112.5 t/hm2[22]。

湿润栽培是利用旱田或在大棚等设施中栽培水芹，采用湿润灌溉既可以保证植株生长又可以节水。

覆盖软化栽培是安徽庐江金坝独创的方法，一年可收取两茬，该技术采用稻草+薄膜覆盖方式，当植株长到11～13 片真叶、苗高25～30 cm时覆盖培育芹芽，可分批培育、分期采收上市。一般覆盖15～50 d可生长出洁白脆嫩的芹芽，揭开覆盖物，用刀齐根切割收获[23]。

各种栽培模式都与水芹的生物学特性有关，即喜水、不能缺水。

2.2 无土栽培

无土栽培不用土壤等基质栽培植物，又称水培、营养液栽培。水芹无土栽培效益明显，产量高、品质好，且不受季节限制，一般在大棚等设施中进行，1年最多可生产6茬，周年生产、全年供应，一年可以收割1万kg以上的净菜，病虫害少，无需打药，安全环保。

经典的无土栽培水芹营养液配方复杂，对设施、技术以及成本要求都很高[24]。除经典的无土栽培，近年有研究者还利用各种农产品加工的废水或养殖场的沼液为基础材料进行无土栽培研究和实践，取得了一定成效。即利用水生植物净化水体的原理及生态浮床技术，既能够美化环境又能够提高生物多样性[25]，该技术在受到污染的水库、河流等水体的治理中也卓有成效[26]。安庆山泉水生蔬菜研究所选用水芹、水空心菜、茭白、菱角进行生态浮床栽培，已经取得了很好成效。浮床1 m2/块，可以任意组装，将种苗种植在浮床上，根须会自动伸展到水下，然后互相缠绕成为一个整体。该浮床已经在自然水面（江河湖泊）以及大棚、温室的自然水面进行了成功的种植试验，坚固耐用、抗风浪能力强、透气性好、适应性强[10]。